复合掺杂纳米金属氧化物制备及气敏性能的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要本文采用热氧化法(thermaloxidationmethod)和固相反应法(solidstatereactionmethod)制备了纳米ZnO/Co3O4、SnO2/Co3O4复合氧化物和掺Zn离子的SnO2金属氧化物气敏材料，采用XRD、TG、DSC、TEM、FESEM等测试手段对合成的复合/掺杂金属氧化物进行表征，研究了制备条件对产物的物质结构，热学特性和显微形貌的影响。本文还探讨了复合/掺杂金属氧化物厚膜气敏元件对挥发性有机化合物（VOCs）蒸汽的气敏性能；分析了掺杂/复合量对产物的气敏特性的影响，并与纯的ZnO、SnO2氧化物的气敏性能比较。研究结果表

2、明：热氧化法和固相反应法合成的复合/掺杂金属氧化物系列的晶粒尺寸集中在60nm以下，随着掺杂量的不同，对晶粒尺寸和晶格参数的影响不同。ZnO/Co3O4厚膜气敏测试结果表明：复合量为7mol％Co3O4的复合氧化物气敏元件对VOCs蒸气的敏感度较好。厚膜对乙醇、甲醇和苯蒸气的最佳工作温度为420℃。SnO2/Co3O4厚膜气敏测试结果表明：复合量为3mol％Co3O4的复合氧化物气敏元件对乙醇、甲醇和甲醛蒸气的敏感度最好。为了改善SnO2的气敏性能，对其进行掺杂，研究了Zn掺杂剂的含量对丙酮，甲醇和苯的气敏性能的影响。实验结果发现：适当量的Zn掺杂工艺能降低SnO2对VOCs蒸汽的工作温度

3、，提高了SnO2的灵敏度和选择性。本文主要分四个部分，第一部分结合半导体气敏传感器的气敏机理，介绍了有效提高气敏元件灵敏度的方法和其机理以及研究现状，并阐述了本课题研究的目的及意义。第二部分着重分析了采用热氧化法制备ZnO基复合氧化物制备和气敏性能的研究。第三部分探讨了采用热氧化法制备了SnO2基复合氧化物和气敏性能的研究。第四部分探讨了采用固相反应法制备了掺Zn的纳米SnO2氧化物，着重研究了Zn掺杂量对SnO2的物相结构、形貌等和气敏性能的影响。关键词：复合/掺杂金属氧化物挥发性有机化合物气敏特性掺杂固相反应法I华中科技大学硕士学位论文AbstractZnO/Co3O4、SnO2/Co

4、3O4complexoxideandZndopingSnO2nanooxidehavebeenpreparadebythermaloxidationmethodandsolidstatereactionmethod.。ThestructureandthermalpropertyandmorphotoshopofcomplexanddopingmetaloxidewerestudiedbyXRD、TG、DSC、TEMandFESEM.ThegassensingofthecomplexanddopingmetaloxidegassensortoVOCsvaporwerestudied,anal

5、ysisedtheinfluenceofcomplexanddopingmounttogassensing,werecomparedwithpureZnOandSnO2gassensor.Theresultindicatedthatthecrystalgrainofpowerwerecollectedwith60nmhereinafter,alongwithdopingmountdiffer,thecrystalsizeandcrystallatticeparameterdiffered.ThegassensingofZnO/Co3O4complexoxidegassensorcompar

6、edtopureZnOgassensor,thegassensingof7mol%Co3O4mountcomplexoxidetothreevaporwasstandouted.SnO2/Co3O4complexoxidegassensorcomparedtopureSnO2gassensing,thegassensingof3mol%Co3O4mountcomplexoxidetothreevaporwasstandouted.InodertoimprovethegassensingofpureSnO2gassensor,ZndopingSnO2weresynthesizedwithso

7、lidestatereactionmethod,werestudiedwiththeinfluenceofZndopingmounttothegassensingofacetone、methanolandbenzen.ThesuitabilityZniondopingmounthasthestandoutedgassensing,depresstheworkingtemperaturetotheVOCsvaporandi